파리 눈 본떠 만든 초소형 카메라, 무엇이 찍힐까?

카이스트 정기훈 교수 연구팀
파리 눈 모사 2mm 카메라 개발

제노스 페키의 시각구조 모방
수백개 겹눈 각각 영상 얻어
광시야각·높은 분해능 구현

카이스트 연구팀이 곤충 제노스 페키의 겹눈구조를 본떠 만든 초박형 디지털카메라. 카이스트 제공

독특한 눈을 지닌 곤충인 제노스 페키를 모사한 2㎜짜리 초박형 디지털카메라가 개발됐다.

한국과학기술원(카이스트) 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀은 20일 “제노스 페키(Xenos peckii)의 겹눈구조를 본떠 초박형 디지털카메라를 만들었다. 기존 이미징 시스템보다 더 얇으면서도 상대적으로 넓은 광시야각과 높은 분해능을 보유하고 있다”고 밝혔다. 연구 논문은 국제학술지 <빛: 과학과 응용> 최근호에 실렸다. 연구팀은 카메라 기술을 감시와 정찰 장비, 의료용 영상기기, 모바일 등 다양한 소형 이미징 시스템에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

제노스 페키의 시각기관을 통해 얻은 영상(왼쪽)과 초박형 디지털카메라로 촬영한 영상. 카이스트 제공

최근 초박형 디지털카메라 수요가 늘고 있으나 기존 카메라 모듈은 광학적 수차를 줄이기 위해 광축을 따라 복수의 렌즈를 구성하는 방식이어서 부피가 매우 크다. 하지만 크기를 줄여 소형기기에 적용하면 분해능과 감도가 떨어진다.

제노스 페키. 제공

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 말벌 무리에 기생해 사는 파리인 제노스 페키의 시각구조에 주목했다. 곤충의 겹눈구조는 수백, 수천 개의 ‘오마티디아’라 불리는 아주 작은 광학 구조로 이뤄져 있다. 대부분 곤충의 겹눈구조는 수많은 오마티디아에서 1개의 영상을 얻지만, 제노스 페키는 각 오마티디아에서 하나씩의 영상을 얻는다. 또 오마티디아 사이에 빛을 흡수할 수 있는 독특한 구조를 가져 영상간 간섭을 막는다. 연구팀은 제노스 페키의 겹눈구조를 모방해 카메라를 수십개의 마이크로프리즘 어레이와 마이크로렌즈 어레이로 구성했다. 마이크로프리즘과 마이크로렌즈가 한 쌍으로 채널을 이루고 있으며 각각의 채널 사이에는 빛을 흡수하는 중합체가 존재하며 채널간 간섭을 막는다. 각각의 채널은 화면의 다른 부분들을 보고 있으며 각 채널에서 관측된 영상들은 영상처리를 통해 하나의 영상으로 복원돼 넓은 광시야각과 높은 분해능을 확보할 수 있다. 연구팀은 이런 방식으로 2㎜보다 작은 크기의 카메라를 제작할 수 있었다.

이근영 선임기자 [e-mail]